X5045看門狗電路及其應(yīng)用

摘要： X5045是一種集看門狗、電壓監(jiān)控和串行EEPROM 三種功能于一身的可編程控制電路。文中介紹了它的主要特點(diǎn)和工作原理，同時(shí)結(jié)合8051單片機(jī)給出了MPU 與X5045的接口電路與相應(yīng)的讀寫程序。

?????? 關(guān)鍵詞：看門狗； 8051 ；微控制器；X5045

?????? X5045是一種集看門狗、電壓監(jiān)控和串行EEPROM 三種功能于一身的可編程電路。這種組合設(shè)計(jì)減少了電路對電路板空間的需求。

?????? X5045中的看門狗對系統(tǒng)提供了保護(hù)功能。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障而超過設(shè)置時(shí)間時(shí)，電路中的看門狗將通過RESET信號向CPU 作出反應(yīng)。X5045提供了三個時(shí)間值供用戶選擇使用。它所具有的電壓監(jiān)控功能還可以保護(hù)系統(tǒng)免受低電壓的影響，當(dāng)電源電壓降到允許范圍以下時(shí)，系統(tǒng)將復(fù)位，直到電源電壓返回到穩(wěn)定值為止。X5045的存儲器與CPU 可通過串行通信方式接口，共有4096個位，可以按512 x 8個字節(jié)來放置數(shù)據(jù)。

?????? 1 引腳介紹

?????? X5045的管腳排列如圖1 所示，它共有8個引腳，各引腳的功能如下：

?????? CS ：電路選擇端，低電平有效；????????????????????????

?????? SO ：串行數(shù)據(jù)輸出端；

?????? SI ：串行數(shù)據(jù)輸入端；

?????? SCK：串行時(shí)鐘輸入端；

?????? WP ：寫保護(hù)輸入端，低電平有效；

?????? RESET ：復(fù)位輸出端；

?????? VCC ：電源端；

?????? VSS ：接地端。

?????? 2 工作原理

?????? 2.1 上電復(fù)位

?????? 向X5045加電時(shí)會激活其內(nèi)部的上電復(fù)位電路，從而使RESET 引腳有效。該信號可避免系統(tǒng)微處理器在電壓不足或振蕩器未穩(wěn)定的情況下工作。當(dāng)VCC 超過器件的Vtrip門限值時(shí)，電路將在200ms（典型）延時(shí)后釋放RESET 以允許系統(tǒng)開始工作。

?????? 2.2 低電壓監(jiān)視

?????? 工作時(shí)， X5045對VCC 電平進(jìn)行監(jiān)測，若電源電壓跌落至預(yù)置的最小Vtrip以下時(shí)，系統(tǒng)即確認(rèn)RESET，從而避免微處理器在電源失效或斷開的情況下工作。當(dāng)RESET 被確認(rèn)后，該RESET 信號將一直保持有效，直到電壓跌到低于1V 。而當(dāng)VCC 返回并超過Vtrip達(dá)200ms時(shí)，系統(tǒng)重新開始工作。

?????? 2.3 看門狗定時(shí)器

?????? 看門狗定時(shí)器的作用是通過監(jiān)視WDI輸入來監(jiān)視微處理器是否激活。由于微處理器必須周期性的觸發(fā)CS/WDI引腳以避免RESET 信號激活而使電路復(fù)位，所以CS/WDI引腳必須在看門狗超時(shí)時(shí)間終止之前受到由高至低信號的觸發(fā)。

?????? 2.4 重新設(shè)置VCC 門限

?????? X5045/45出廠時(shí)設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)VCC 門限電壓為Vtrip，但在應(yīng)用時(shí)，如果標(biāo)準(zhǔn)值不恰當(dāng)，用戶可以重新調(diào)整。

?????? 2.5 SPI串行存儲器

?????? 器件存儲器部分是帶塊鎖保護(hù)的CMOS串行EEPROM 陣列，陣列的內(nèi)部組織是x8 位。X5045可提供最少為1000,000次擦寫和100年的數(shù)據(jù)保存期，并具有串行外圍接口（SPI）和軟件協(xié)議的特點(diǎn)，允許工作在簡單的四總線上。

?????? X5045主要是通過一個8 位的指令寄存器來控制器件的工作，其指令代碼通過SI輸入端（MSB在前）寫入寄存器。表1所列為X5045的指令格式及其操作。

?????? 2.6 時(shí)鐘和數(shù)據(jù)時(shí)序

?????? 當(dāng)CS變低以后，SI線上的輸入數(shù)據(jù)在SCK 的第一個上升沿時(shí)被鎖存。而SO 線上的數(shù)據(jù)則由SCK的下降沿輸出。用戶可以停止時(shí)鐘，然后再啟動它, 以便在它停止的地方恢復(fù)操作。在整個工作期間，CS必須為低。

?????? 2.7 狀態(tài)寄存器

?????? 狀態(tài)寄存器包含四個非易失性狀態(tài)位和兩個易失性狀態(tài)位。控制位用于設(shè)置看門狗定時(shí)器的操作和存儲器的塊鎖保護(hù)。狀態(tài)寄存器的格式如下（缺省值為00H) ：

?????? 其中： WIP (Write-In-Progress) 位是易失性只讀位，用于指明器件是否忙于內(nèi)部非易失性寫操作。WIP 位可用RDSR指令讀出。當(dāng)該位為“1”時(shí)，表示非易失性寫操作正在進(jìn)行；為“0”時(shí)，表示沒有進(jìn)行寫操作。

?????? WEL（Write Enable Latch）位用于指出“寫使能”鎖存的狀態(tài)。WEL=1時(shí)，表示鎖存被設(shè)置；WEL=0 表示鎖存已復(fù)位。WEL 位是易失性只讀位。可以用WREN指令設(shè)置WEL 位；用WRDI指令復(fù)位WEL位。

?????? 用BLO，BL1（Block Lock）位可設(shè)置塊鎖存保護(hù)的范圍。任何被塊鎖保護(hù)的存儲器都只能讀出不能寫入。這兩個非易失性位可用WRSR指令來編程，并允許用戶保護(hù)EEPROM 陣列的1/4 、1/2、全部或0。參見表2 。

?????? WD0、WD1（ Watchdog Timer）位用于選擇看門狗的超時(shí)周期。見表3 。

?????? 當(dāng)用CS 選中器件后，送8 位RDSR指令，并由CLK 信號觸發(fā)即可將狀態(tài)寄存器的內(nèi)容從SO 線上讀出。而在寫狀態(tài)寄存器時(shí)，應(yīng)先將CS 拉低，然后送WREN指令，再拉高CS。然后再次拉低CS，最后送入WREN指令及對應(yīng)于狀態(tài)寄存器內(nèi)容的8 位數(shù)據(jù)即可。該操作由CS 變高結(jié)束。

?????? WEL位及WP引腳的狀態(tài)對器件內(nèi)的存儲器及狀態(tài)寄存器各部分保護(hù)的影響如表4所列。

?????? 3 應(yīng)用

?????? 利用X5045可以很方便地與各類CPU 芯片進(jìn)行連接。它與8031的連接電路如圖2所示。其讀/寫的程序如下：